Appearance
Linux 系统
程序
程序，program；文件系统中以普通文件存在（通常为 binary program）。
进程
进程，process；程序触发后，用户权限与属性、二进制代码与所需资料会被载入内存单元中，操作系统会分配识别码（PID, Process ID）给这个单元。
父进程（PPID, Parent Process ID）
程序有依附性！一般程序依赖于 shell 环境执行其结构如同树状。
sh
$ pstree -l
systemd─┬─agetty
├─auditd───{auditd}
├─chronyd───chronyd
├─cron
├─dbus-daemon
├─polkitd───2*[{polkitd}]
├─rsyslogd───3*[{rsyslogd}]
├─smartd
├─sshd───sshd───sshd───bash───pstree
├─systemd───(sd-pam)
├─systemd-journal
└─systemd-logind执行顺序
PRI, priority 执行优先值，一个 CPU 周期内 PRI 值越低可能优先以及较多次执行该程序。
PRI 是弹性规划的不能直接修改，NI 值可变动，并于下一周期影响到 PRI。
PRI(new) = PRI(old) + NI
NI 自定义
- root 可调节范围：-20 ~ 19
- 普通用户 可调节范围：0 ~ 19 （防止抢占系统资源）
sh
# alter priority of running processes
$ renice
$ renice -n <n> -p <pid>进程管理
程序读取写入内存中成为一个进程单位。通过给予进程一个信号（signal）决定进程行为。
下列是部分信号代码：更多见 man 7 signal
| 代码 | 名称 | 行为 |
|---|---|---|
| 1 | SIGHUP | 启动被终止的程序，让 pid 重新读取配置，类似重新启动。 |
| 2 | SIGINT | interrupt，中断一个进程，相当于 [ctrl] + [c] |
| 9 | SIGKILL | 强制中断 |
| 15 | SIGTERM | terminate，正常终止程序。 |
| 19 | SIGSTOP | STOP，暂停程序，相当于[ctrl] + [z] |
sh
# send a signal to a process
$ kill
# 默认给予 signal 值 15 意为正常关闭程序
$ kill <SIG> <PID>
# kill procewses by name
$ killall
$ kill <SIG> <name>退出状态码
sh
$ echo $?
# 0: 正常结束
# 127: command not found查询
用户相关
sh
$ ps -l
F UID PID PPID PRI NI VSZ RSS WCHAN STAT TTY TIME COMMAND
0 1000 152654 152653 20 0 9868 6156 do_wai Ss pts/0 0:00 -bash
0 1000 158577 152654 20 0 11084 4492 - R+ pts/0 0:00 ps l- F(flag): 进程标志
- 0：一般用户进程
- 1：复制（forked）但未执行进程
- 4：root 用户进程
- S(stat): 进程状态
- R(running/runnable/run queue)：正在执行、可执行、队列中的进程
- S(interruptible sleep)：可被唤醒的休眠状态。
- D(uninterruptiable sleep)：不可被唤醒的休眠状态。
- T(stop by job control)：工作控制，后景暂停状态。
- t(stop by debugger)：debugger 出错
- Z(Zombie)：僵死状态，程序已终止却无法从内存移除。
- UID：User ID
- PID：Process ID
- PPID：Parent Process ID
- C：CPU 使用率，单位百分比。
- PRI(priority)： 数值越小，优先执行。
- NI(nice)：与 PRI 相关，可被修改。
- ADDR：内存相关，kernal function，内存地址（TODO），Running 状态一般显示为 -
- SZ：内存相关，占用内存大小。
- WCHAN：内存相关，是否运行状态，运行时一般显示 -
- TTY：终端位置，远程登录则使用动态终端 pts/n
- TIME：进程使用 CPU 时间
- CMD：command
所有进程
sh
# a, show command line arguments
# u, show uid transitions
$ ps -aux
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 1 0.0 0.5 202196 45528 ? Ss Jan01 0:03 /sbin/init
root 2 0.0 0.0 0 0 ? S Jan01 0:00 [kthreadd]
root 3 0.0 0.0 0 0 ? I< Jan01 0:00 [rcu_gp]
root 4 0.0 0.0 0 0 ? I< Jan01 0:00 [rcu_par_gp]
root 5 0.0 0.0 0 0 ? I< Jan01 0:00 [slub_flushwq]
root 6 0.0 0.0 0 0 ? I< Jan01 0:00 [netns]- USER
- PID
- %CPU
- %MEM
- VSZ：process 占用的虚拟内存量（Kbytes）
- RSS：process 占用的固定内存量（Kbytes）
- TTY
- STAT：R/S/T/Z
- START：触发的时间
- TIME
- COMMAND
树状分支
sh
# 进程树型
# A, use ASCII line drawing charaters
$ pstree -A
# u, show uid transtions
# p, show pids
$ pstree -Aup实时
sh
# display Linux processes
$ top
top - 18:32:38 up 3 days, 19:40, 2 users, load average: 0.00, 0.03, 0.06
Tasks: 140 total, 1 running, 139 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 0.0 us, 1.4 sy, 0.0 ni, 98.4 id, 0.2 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
MiB Mem : 7850.5 total, 5090.9 free, 1042.9 used, 2019.0 buff/cache
MiB Swap: 1953.0 total, 1953.0 free, 0.0 used. 6807.5 avail Mem- top - 18:32:38 up 3 days, 19:40：累计运行时间
- load average：平均工作负载，5、10、15min，单位时间。CPU 需要运行几个任务。（例如，CPU 有8个核心，那么数据低于8是可以接受的。即，每个核心负责一个工作）
- Tasks：进程数
- running：
- sleeping：
- stopped：
- zombie：
- %CPU(s)
- id(idle)：系统闲置
- wa：数值越高，表明系统的限制在磁盘或网络
- Mem：内存总量
- free：空闲
- buff/cache：系统获取文档资料暂存，以加速未来存取文件效能。
- Swap：交换分区
- avail Mem：free + buff/cach
sh
# 续上
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
161907 root 20 0 11612 5036 3136 R 0.3 0.1 0:00.11 top
1 root 20 0 202196 45528 17000 S 0.0 0.6 0:03.09 systemd软件管理
epel, Extra for Package Enterprise Linux (RHEL)
sh
$ yum
$ rpm
$ apt
$ dpkg定时任务
$ apt install at
# queue, examine, or delete jobs for later execution
$ at
# darmon to execute scheduled commands
$ crondaemon
systemd, System Daemon；负责系统启动过程，管理系统守护进程、服务、挂载点、套接字。
systemd：主进程（PID 1），管理系统和服务生命周期。systemctl：客端工具，管理systemdjournalctl：systemd日志工具systemd-analyze：系统性能分析工具systemd-cgls：控制组（cgroup）层次结构
优先顺序：
- system units created by the administrator：/etc/systemd/system
- runtime units：/run/systemd/system
- system units installed by the administrator：/usr/lib/systemd/system
单元类型
| 序号 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | service | 服务单元，系统服务 |
| 2 | socket | 套接字单元，进程间通信套接字 |
| 3 | device | 设备单元，内核识别的设备 |
| 4 | mount | 挂载单元，文件系统挂载点 |
| 5 | automount | 自动挂载单元，按需自动挂载 |
| 6 | swap | 交换单元，交换分区/文件 |
| 7 | target | 目标单元，单元组 |
| 8 | path | 路径单元，文件系统路径变化触发 |
| 9 | timer | 定时器单元，定时任务 |
| 10 | slice | 切片单元，资源管理组 |
| 11 | scope | 范围单元，外部创建的进程 |
一些 target
rescue.target单用户救援模式emergency.target紧急模式multi-user.target多用户终端模式getty.targettty, TeleTYpewriter 创建graphical.target图形终端模式
sh
$ systemctl status <unit>
$ systemctl start <unit>
$ systemctl stop <unit>
# 重新加载配置
$ systemctl reload <unit>
# 自启
$ systemctl enable <unit>
$ systemctl disable <unit>
# 屏蔽服务（防止手动或自动启动）
$ systemctl mask <unit>
$ systemctl unmask <unit>
$ systemctl is-active <unit>
$ systemctl is-enabled <unit>
$ systemctl is-failed <unit>
$ systemctl list-units --type=<service|target|socket>
# 失败的服务
$ systemctl list-units --state=failed
$ systemctl list-unit-files
# 获取当前目标
$ systemctl get-default
# 设置
$ systemctl set-default multi-user.target
# 设置默认后，还需要进行切换
$ systemctl isolate multi-user.target
# target 依赖关系
$ systemctl list-dependencies multi-user.target
$ systemctl list-dependencies graphical.target
# 分析
# 查看总启动时间
$ systemd-analyze time
# 查看各服务的启动时间
$ systemd-analyze blame
# 查看关键路径链
$ systemd-analyze critical-chain
# 查看图形化启动流程
$ systemd-analyze plot > boot.svg
# 生成详细的启动报告
$ systemd-analyze dump
# 验证单元文件语法
$ systemd-analyze verify /etc/systemd/system/myservice.service
# 生成启动跟踪图（需要 systemd-analyze 新版本）
$ systemd-analyze plot > boot.html
# 查看启动时间线
$ systemd-analyze dot | dot -Tsvg > timeline.svguser-define daemon
| Type | 用途 | 适用场景 | Systemd 如何判断"启动成功" |
|---|---|---|---|
simple | 前台进程 | 大多数现代应用 | ExecStart 进程启动即成功 |
forking | 传统守护进程 | 自动后台化的程序 | 父进程退出 + PIDFile 指向子进程 |
oneshot | 一次性任务 | 脚本/初始化任务 | 进程执行完毕即成功 |
notify | 支持通知的应用 | 需要精确就绪信号 | 程序调用 sd_notify() 发送就绪信号 |
dbus | D-Bus 服务 | 注册 D-Bus 名称 | 获取到指定的 D-Bus 名称 |
idle | 延迟启动 | 图形应用 | 类似 simple，但延迟到空闲时 |
exec | 简单执行 | 特殊场景 | 类似 simple，但更早标记为启动 |
| simple/forking |
plain
Type=simple: 直接跟踪 ExecStart 的进程
Systemd ──► ExecStart 进程（保持运行）◄── 直接跟踪
Type=forking: 通过 PIDFile 跟踪子进程
Systemd ──► 父进程 ──► fork() ──► 子进程（真正工作）
│ ▲
▼ │
退出 PIDFile 指向这里example
关于 daemon-user useradd -d /path/to/daemon-user -s /usr/bin/false -r daemon-user 禁止登录，但家目录有些时候会需要的。
ini
# Type=simple
[Unit]
Description=My Application
After=network.target
[Service]
Type=simple
User=daemon-user
Group=daemon-user
Environment="JAVA_OPTS=-XX:+UseG1GC"
ExecStart=/usr/bin/java $JAVA_OPTS -Xmx1G -jar /opt/myapp/app.jar
[Install]
WantedBy=multi-user.target
# Type=forking -----------------------------------------------------
[Unit]
Description=app service
Requires=network.target
[Service]
Type=forking
User=daemon-user
Group=daemon-user
Environment="PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin"
ExecStart=/path/to/script.sh
PIDFile=/path/to/app.pid
Restart=on-failure
RestartSec=10
StartLimitInterval=300 # 5 分钟内
StartLimitBurst=5 # 最多重启 5 次
# 资源限制（可选）
LimitNOFILE=65535
MemoryMax=2G
# 安全加固
NoNewPrivileges=true # 禁止获取新权限
ProtectSystem=strict # 只读挂载 /usr, /boot, /etc
ProtectHome=true # 禁止访问 /home 目录
PrivateTmp=true # 独立的 /tmp 目录
ProtectKernelTunables=true # 禁止修改内核参数
ProtectKernelModules=true # 禁止加载内核模块
ProtectControlGroups=true # 禁止修改 cgroup
[Install]
WantedBy=multi-user.target
# -------------------------------------
# script.sh
#!/bin/bash
# 这里必须将程序置于后台
java -jar app.jar &> ./app.log &
echo $! > ./app.pid系统优化
根据 server 使用场景调整系统参数。
sh
# dynamic adaptive systen tuning daemon
$ tuned
# command line tool for switching between different tuning profile
$ tuned-adm
$ tuned-adm list
Available profiles:
- accelerator-performance - Throughput performance based tuning with disabled higher latency STOP states
- atomic-guest - Optimize virtual guests based on the Atomic variant
- atomic-host - Optimize bare metal systems running the Atomic variant
- aws - Optimize for aws ec2 instances
- balanced - General non-specialized tuned profile
- cpu-partitioning - Optimize for CPU partitioning
- cpu-partitioning-powersave - Optimize for CPU partitioning with additional powersave
- default - Legacy default tuned profile
- desktop - Optimize for the desktop use-case
- desktop-powersave - Optmize for the desktop use-case with power saving
- enterprise-storage - Legacy profile for RHEL6, for RHEL7, please use throughput-performance profile
- hpc-compute - Optimize for HPC compute workloads
- intel-sst - Configure for Intel Speed Select Base Frequency
- laptop-ac-powersave - Optimize for laptop with power savings
- laptop-battery-powersave - Optimize laptop profile with more aggressive power saving
- latency-performance - Optimize for deterministic performance at the cost of increased power consumption
- mssql - Optimize for Microsoft SQL Server
- network-latency - Optimize for deterministic performance at the cost of increased power consumption, focused on low latency network performance
- network-throughput - Optimize for streaming network throughput, generally only necessary on older CPUs or 40G+ networks
- openshift - Optimize systems running OpenShift (parent profile)
- openshift-control-plane - Optimize systems running OpenShift control plane
- openshift-node - Optimize systems running OpenShift nodes
- optimize-serial-console - Optimize for serial console use.
- oracle - Optimize for Oracle RDBMS
- postgresql - Optimize for PostgreSQL server
- powersave - Optimize for low power consumption
- realtime - Optimize for realtime workloads
- realtime-virtual-guest - Optimize for realtime workloads running within a KVM guest
- realtime-virtual-host - Optimize for KVM guests running realtime workloads
- sap-hana - Optimize for SAP HANA
- sap-netweaver - Optimize for SAP NetWeaver
- server-powersave - Optimize for server power savings
- spectrumscale-ece - Optimized for Spectrum Scale Erasure Code Edition Servers
- spindown-disk - Optimize for power saving by spinning-down rotational disks
- throughput-performance - Broadly applicable tuning that provides excellent performance across a variety of common server workloads
- virtual-guest - Optimize for running inside a virtual guest
- virtual-host - Optimize for running KVM guests
Current active profile: virtual-host
# --- ---
$ systemctl status tuned
# 推荐
$ tuned-adm recommend
# 设定优化配置
$ tuned-adm profile <profile>
# 当前配置
$ tuned-adm active
# 检查设定是否成功
$ tuned-adm verify
# 可能无法切换配置，尝试重启 tuned 服务。
$ systemctl restart tuned
# 检索 cup 是否支持优化设置，虚拟客机依赖于主机不支持。
$ cpupower frequency-info启动过程
plaintext
Boot Loader(e.g.GRUB)
⇣
Kernel(vmlinuz)
⇣
intitial RAM disk - initramfs image
⇣
systemd（CentOS 6.x 使用 system V）
⇣
getty cmd line
⇣
x windows(x.org server)-- https://www.cnblogs.com/ToTigerMountain/articles/18669860
https://blog.csdn.net/weixin_45264425/article/details/142436479#_499
从主机上电到完整系统（OS）加载：
硬件上电自检通过后，执行 BIOS 程序，选择磁盘执行其引导程序
硬件阶段：载入 BIOS/UEFI 的硬件信息与自检，并依据设定获取第一个可开机的装置
系统启动阶段：这个阶段大致分两种机制，一种传统 BIOS 读取硬盘，另一种通过 UEFI 读取硬盘。
- BIOS：读取 MBR 的 boot loader（grub2, spfdisk 等程序）
- UEFI：寻找系统内的开机分割槽（分割槽 System ID 为 EF00，文件系统 FAT），读取内部开机 loader。
依据 boot loader 的设定载入 Kernal，Kernal 会开始检测硬件与载入驱动程序；
- 载入 Kernal file 与 initramfs 文件在内存中解压缩。
- initramfs 会在内存模拟出根目录，提供 Kernal 相关的驱动程序模块。
- 核心设备驱动程序完成的驱动硬件。
在硬件驱动成功后，Kernal 会主动调用 systemd 程序，并以 default.target 开机流程；
- systemd 执行 sysinit.target 初始化系统及 basic.target 准备操作系统
- systemd 启动 multi-user.target 下的本机与服务器服务。
- systemd 执行 multi-user.target rc-local.service (加载 /etc/rc.local )
- systemd 执行 getty.target 及登录服务（可配置 tty 数量）
- systemd 执行 graphical.target 需要的服务 （如果启用的话）
fat, File Allocation Table
cifs, Common Internet FileSystem
ntfs, windows NT(new technology) FileSystem
系统日志
rsyslogd
rsyslogd, Rocket-fast SYStem LOG Daemon；收集、处理、过滤、转发系统日志和应用程序日志。取代 syslogd。二进制格式存储于/var/log/journal下
sh
journalctl
journalctl，systemd-journald；systemd 管理的服务日志，提供过滤和查询。
sh
# journal service
$ journalctl
# 时间
$ journalctl --since '2026-01-01 00:00:00' --until '2026-01-10 00:00:00'
$ journalctl --since today
$ journalctl --since yesterday
# 日志级别
# emerg (0)
# alert (1)
# crit (2)
# err (3)
# warning (4)
# notice (5)
# info (6)
# debug (7)
$ journalctl -p err
$ journalctl -p 3
$ journalctl -p 3..5 # 范围
# 指定服务
$ journalctl -u <unit>
# 实时日志
$ journalctl -fu <unit>
# immediately jump to the end int the pager（尾页）
$ journalctl -e
# add message explanations where available（详细）
$ journalctl -x
# number of journal entries to show（行数）
$ journalctl -n 100dmesg
dmesg, Diagnostic MESsage；lLinux显示和控制内核环形缓冲区（kernal ring buffer）内容工具。用于查看内核启动信息和运行时内核消息。
- 内核环形缓冲区：内核在内存中维护的循环缓冲区，存储内核产生的消息。
sh
# print or control the kernal ring buffer
$ dmesg
# 指定级别
# emerg (0)
# alert (1)
# crit (2)
# err (3)
# warning (4)
# notice (5)
# info (6)
# debug (7)
$ dmesg -l err
$ dmesg -l 3
$ dmesg -l 1,2,3,4内核模块
sh
# show the status of modules in the Linux Kernal
$ lsmod
# Show information about a Linux Kernal module
$ modinfo
$ modinfo xfs
# And and remove modules form the Linux Kernal
$ modprobe
# simple program to insert a module into the Linux Kernal
$ insmod
# simple program to remove a module form the Linux Kernal
$ rmmod内核参数
/proc/sys 下记录了所有内核（Kernal）参数，存储于内存中掉电即失。
/etc/sysctl.conf 中调整参数可持久化。
sh
# 例如，修改 ping 无回应。（默认值0，回应 ping-pong）
$ echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all
# 持久生效
$ echo 'net.ipv4.icmp_echo_ignore_all=1' > /etc/sysctl.d/cus_ipv4.conf
# 调整生效，参考文档 /etc/sysctl.d/README*
$ service procps force-reload
# 或者
# read values form all system directories
$ sysctl -p /etc/sysctl.d/cus_ipv4.conf系统救援
7-systemd 救援